腦機啟偵 | 大腦可以通過“劫持”饑餓感來鞏固記憶? （04.06）

長期記憶的鞏固通常需要特定的生理狀態。在果蠅中，營養感知與記憶形成之間存在深層的環路耦合，但大腦如何根據學習經驗動態調控這些代謝傳感器，一直是神經科學的前沿難題。

近日，法國國家科學研究中心Pierre-Yves Pla?ais在Nature發表相關研究論文。研究發現，果蠅大腦內的內部糖傳感器可參與記憶鞏固，該機制既存在于禁食果蠅的蔗糖獎勵食欲性學習中，也存在于飽腹果蠅的非食物相關厭惡性學習中。飽腹果蠅的厭惡性學習需通過間隔重復訓練，以去抑制機制讓果糖感應神經元模擬饑餓狀態，學習后攝入糖分可激活該神經元，釋放促甲狀腺素觸發記憶鞏固，這與食欲性學習機制一致。此外，這種神經元“重置”還會使果蠅表現出饑餓樣攝食行為。該研究揭示了非穩態饑餓對記憶鞏固的關鍵作用，也為情緒化進食提供了神經與認知層面的解釋。

圖1 Gr43a神經元對果蠅長期記憶的影響

作者利用靶向表達33°C下可抑制神經傳遞的顯性負性溫敏Shibire蛋白，結合Gr43aGAL4與Cha7.4kb-GAL80轉基因品系，特異性沉默腦部Gr43a果糖感應神經元。間隔訓練后立即沉默該神經元3小時可消除厭惡性長期記憶，推遲至3小時或6小時沉默則無影響；集中訓練后沉默3小時、單次訓練后沉默1小時均不影響記憶，另一Gr43a品系實驗結果一致，表明飽食狀態下該神經元信號對訓練后特定時間窗的長期記憶形成至關重要。

進一步實驗表明，訓練后沉默神經元3小時內禁食再恢復進食，記憶正常；沉默時間移至3-6小時（恢復進食時）則記憶受損，說明記憶形成依賴進食時該神經元正常信號傳遞，持續禁食會阻礙記憶形成。此外，激活該神經元1小時或喂食蔗糖、葡萄糖可挽救記憶，椰子油無效，提示碳水化合物起關鍵作用。鈣成像顯示，禁食果蠅Gr43a神經元對果糖反應強烈，飽食果蠅無反應；但間隔訓練后，飽食果蠅該神經元恢復強反應（與禁食果蠅相當），非配對或集中訓練無此效果，且敏感性恢復6小時內消失，提示間隔性聯想厭惡訓練可開啟數小時時間窗，恢復其果糖敏感性。

圖2 間隔訓練解除果糖神經元飽食抑制

研究發現，間隔訓練通過調節dFB-Gr43a神經環路使飽食果蠅的大腦重置為類饑餓狀態，從而促進長期記憶形成。正常情況下，飽食果蠅的dFB神經元高度活躍并抑制下游 Gr43a 神經元；而間隔訓練能顯著降低dFB的活性。實驗證明，訓練后強制激活 dFB 會阻斷 Gr43a 對果糖的反應并消除長期記憶。

機制分析顯示，這一過程由一對膽堿能神經元 FB.5/6 介導。它們通過釋放乙酰膽堿作用于dFB上的毒蕈堿型受體 B（mAChR-B）產生抑制效應。敲低 mAChR-B 或沉默FB.5/6神經元，均會阻止 dFB 活性的下降并特異性損害間隔訓練誘導的長期記憶。這表明，FB.5/6 提供的膽堿能抑制是“重置”營養感知狀態、開啟長期記憶窗口的關鍵開關。

圖3 果糖感應神經元介導間隔訓練的類禁食行為

在禁食果蠅中，Gr43a神經元的激活會促進食物攝入。鑒于間隔訓練將這些神經元重置為類似禁食的狀態，作者利用雙選進食實驗評估了單只果蠅對蔗糖與低能量基質瓊脂糖的偏好，以尋找其對進食行為的可能后果。在此實驗中，初測禁食果蠅表現出對蔗糖的強烈偏好，而飽食果蠅則不然。間隔聯想訓練后，與非配對對照組相比，果蠅產生了對蔗糖的強烈偏好，而這種效應在集中訓練后并未發生。在果糖感應神經元中敲低Gr43a或Gpb5，在α/β蘑菇體神經元中敲低Lgr1，均嚴重損害了間隔訓練對進食行為的影響。這表明，來自Gr43a神經元的共同信號通路支持記憶鞏固，并在間隔訓練后偏向進食行為。

總 結

本研究首次闡明了記憶鞏固與代謝感知的神經機制直接耦合，打破了傳統認知中學習與代謝通路獨立運作的假設。證明了果糖感應神經元不僅參與進食行為調控，還作為關鍵節點介導記憶形成，揭示了代謝-認知交互的新路徑。暗示大腦可能通過復用能量感知系統來優化生存相關學習，為理解情緒與代謝共病（如焦慮與進食障礙）提供了潛在機制解釋。

論文信息：

標題：Aversive learning hijacks a brain sugar sensor to consolidate memory

參考文獻：Francés R, Comyn T, Desnous C, Bettoni F, Pavlowsky A, Preat T, Pla?ais PY. Aversive learning hijacks a brain sugar sensor to consolidate memory. Nature. 2026 Mar 25. doi: 10.1038/s41586-026-10306-z. Epub ahead of print. PMID: 41882363.

DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-026-10306-z

來源 | brainnews

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